【doc】加拿大阿爾伯達(dá)UTIKUMA湖地區(qū)Gilwood砂巖（泥盆紀(jì)）的沉積歷史

1、加拿大阿爾伯達(dá)utikuma湖地區(qū)gilwood砂巖（泥盆紀(jì)）的沉積歷史加拿大阿爾伯達(dá)utikuma湖地區(qū)gi1wood砂巖(泥盆紀(jì))的沉積歷史m0nzersshawa著摘要王曉玲譯王宏植皮斯淘背斜(pe丑ceriverarch一側(cè)沉積的幾組砂巖形成lr個(gè)良柏q禽油氣幽閉.gilwood砂巖就是其中之一.這組砂巖也watt,mountaii1shale的組成部分巖的平均組成如下:57嘧石英,微斜長(zhǎng)石l6%.斜長(zhǎng)石l%,黑云母1叻.膠結(jié)物i5嚦.孔隙io%.j【f構(gòu)造豐富.層狀和槽狀交錯(cuò)層理,渡狀交錯(cuò)紋理,粒級(jí)原理,紋煨褙積紋理及其它蟮坡構(gòu)造都有所見.除了固定的幾個(gè)地區(qū)是雙模式外.砂巖的粒級(jí)分是

2、單模式的.凡部分樣品是正態(tài)分布分選性中等偏下.占流向分析,砂t巖結(jié)構(gòu)和幾何特征在很大程度上顯示出gihvood砂巖足三伯洲沉積.從西向東分帶.并稍受北北東向而來的長(zhǎng)近岸流影響.顆粒的圓度.石英粒間的縫合線,石英的商含量和重礦物的低含量都顯示出砂巖組可能至少經(jīng)過二次旋回沉積,皮斯河地塊莊甲泥盆紀(jì)曾被沉積物覆蓋.從gi1wood砂巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造町以歸納出沉積環(huán)境可分為三類:河流,過渡和近海相組每一類型的沉積構(gòu)造都有其特征.引言在艾伯塔中西部皮斯河地區(qū)下伏的前寒武紀(jì)復(fù)合基底在早泥盆紀(jì)時(shí)隆起形成rj受斯河背斜.與隆起伴生有塊狀斷裂cdemil】c.1958.p64).泥盆紀(jì)時(shí),源于這一突起的沉積物在其

3、周圍形成了幾個(gè)砂巖條,其中之一便是gilwood.整個(gè)泥盆紀(jì)基底-曹上升,到泥盆紀(jì)末,這一隆起f沉.從這時(shí)起.它便以每英里35英尺的速率向南西方向傾斜.據(jù)姑burwash報(bào)道(1957.基底主要成分為:片麻石英二長(zhǎng)石,花崗石,片巖,粒狀長(zhǎng)巖,輝長(zhǎng)巖,石英j長(zhǎng)巖.以及具有少量石英巖和夫理巖的正長(zhǎng)巖.gfiwood砂巖往北東方向的向上擠形成j地圈閉,嘲閉又構(gòu)成,在艾伯塔中北部utikuma湖東北和東側(cè)的nipisi油田圖1).該油田覆蓋面積約li5f方英里,平均產(chǎn)油指數(shù)i6lfh.43apil965年1月位flsd.10.sec24.twp79.rce8.wartmountainshale中互層的

4、舌膚和透鏡狀砂巖構(gòu)成了guthrie(1956所稱的gi】wood砂巖._wattmountainshale是law955,p.950)對(duì)e】kpoint組最上部分的命名.在艾伯塔西北部,其最大厚度為j55ft.含有頁巖,粉砂巖,砂巖,灰?guī)r角礫硬石膏巖和自云巖等巖段.這套巖石可追蹤到典型的elkpoint組出露區(qū)艾伯塔東中部的e1kpoint鎮(zhèn).在那兒它包括50ft厚的紅色和綠色頁巖.以及覆于第層膏鹽之上的5ft粉砂巖(jaw,1955p,1950).wartmquntainshale也相當(dāng)于西北ipintpoint的amco頁巖系.研究匪內(nèi),wtmountainshale下伏maskeg層.

5、上覆siauepoint巖層這l4的wattmountain,shale厚度分布從20到95ft,包括頁巖,粉砂巖和砂巖.頁巖組多為墨綠,紅棕及深灰色:含有粘土和粉砂級(jí)顆粒及粗中粒石英顆粒.頁巖多為塊狀,有時(shí)為片狀和薄板狀.某些井中這套受巖為狄質(zhì)或混雜成分.kramers和lerbekmo(1967)用x一射線技術(shù)研究了這套頁巖,發(fā)現(xiàn)有下面幾種礦物成分:石英,長(zhǎng)石,碳酸鹽礦物,伊利石.綠泥石,云母和輝石.他們認(rèn)為,就礦物成分而言,深灰色和紅棕色貞巖沒有顯著差異,顏色不同可能是由鐵離子的氧化狀態(tài)j起的wartmountainshale屬于中泥盆系.meql】ri960)和broun(1966),

6、認(rèn)為中d的界線應(yīng)覆在watt,mountainshale之上的siauepoint組的頂都.研究過程中從巖心里取得一沒有確切年代的魚類化石碎片bothriolepisf?),一種原始魚,也在巖心中發(fā)現(xiàn)dsd.j0.sec.32.twp.80,rge,8,w,5th,meridian).據(jù)kay和calbert的研究(1955.p.225).這是一種上泥盆紀(jì)標(biāo)準(zhǔn)化石.asmussiacalladensis也在jll=l井中的wattmountainshale內(nèi)發(fā)現(xiàn),/copeland(1962.p,j3),這也叫.能是上泥盆紀(jì)化石.根據(jù)這一一點(diǎn)呵以斷定wartmountainshale的年代町能

7、是上泥盆紀(jì).gi1woood砂巖描述一,概述:gihvood砂巖透鏡體明顯集中在utikuma湖的東側(cè)和東南側(cè).這里,砂頁巖的平均比率為3:,這一地醫(yī)單個(gè)砂巖透鏡體的厚度口j達(dá)20ft均粒徑的降低,在東北.東和東南方旬個(gè)沉積的擠壓方向.砂巖變薄.向西,d與基底相觸而消失.砂巖的顏色有以下幾種:淺黃色荻褐色.綠灰色和淺紅灰色.顏色受粉砂基質(zhì).銹染和巖成分的影響一二:,成分:0lwood砂巖中長(zhǎng)石含量較少.平均成分為:57%石英,l6%徽斜長(zhǎng)石,l%斜長(zhǎng)石,1%黑云母15%膠結(jié)物和lo%的l隙.膠結(jié)物是硬石膏,亮晶方解石和白云石.總的看.向西砂巖的膠結(jié)物變少幔脆).該方向上石膏膠結(jié)物減少,但亮晶方

8、解石膠結(jié)物則以相反的比率增多.白云石含量較少,其無明顯分布模式.三,結(jié)構(gòu):石英顆粒次圓狀,擠壓縫臺(tái)許多顆?？梢姽栀|(zhì)增生.含液泡和微晶粒.顆粒為等軸或稍帶二向,極少數(shù)為自形.某些石英有多復(fù)合結(jié)構(gòu)f多晶石英),與燧石相似.有些薄片中._】i見擠壓縫合石英顆粒源在膠結(jié)物中,顆粒問并無接觸.主要的長(zhǎng)石礦物微斜長(zhǎng)石一定程度上分解為粘土.顆粒為次圓狀,稍有裂開.piagioclase雖在薄片中很少見.但仍是存在的.它是中間成份,許多很新鮮t未分解):植袱掀揀alujlhl前襁:b一向前pat:圖zg】0.d砂巖中見到的爻錯(cuò)層類型gilmod砂巖的成份多為單一粒級(jí)單元中有少部分沉積物具有兩個(gè)粒徑總值(雙模式

9、).砂巖中的雙模式顯示出在其沉積形成過程中至少有兩個(gè)源或喇種運(yùn)移介質(zhì).但該區(qū)沉積以一個(gè)源區(qū)為主,另一個(gè)作用很小.歪斜率函數(shù)柯i1準(zhǔn)偏差圖(圖3)表明該主體沉積為正態(tài)分布(以砂級(jí)為主帶一個(gè)很小的粉砂級(jí)拖尾1,其余為負(fù)態(tài)分布樣品的分選性小等偏下(5一1.6.負(fù)態(tài)分布樣品則更靠近:中等分選程度(<1.0).分選差呈正態(tài)分卉i的樣品表明為快速沉積這種情況主要出現(xiàn)在河道沉積或河嘴.尤其是供水期,當(dāng)水流呈湍流,粗細(xì)顆?；祀s在一起時(shí).稍呈負(fù)偏差的分選好的樣品表明海岸沉積(fredman,196l,mason和f0ik,1958,inman.19491.有些取自u(píng)tikuma湖東岸邊界區(qū)的樣品屬負(fù)整分布

10、且中偏上等分選,多為海岸沉積.結(jié)構(gòu)主要由搬運(yùn)模式,介質(zhì)能量條件的控制,用統(tǒng)計(jì)參數(shù)探索沉積環(huán)境的償試就是基f這種觀點(diǎn).沉積構(gòu)造頁巖象砂巖一樣也有沉積構(gòu)造.交錯(cuò)紋理,微波狀紋理,平行紋理,渡狀紋理,透鏡狀紋理,詔積紋理和蟲跡等頁砂序列構(gòu)造都有出現(xiàn)另一方面.砂巖中又有中等規(guī)模的交錨層理,頁巖碎屑,植物殘余,褶積紋理和蟲跡等構(gòu)造.研究區(qū)內(nèi),各種不等的構(gòu)造在一定部位占據(jù)優(yōu)勢(shì).這些構(gòu)造可反映出沉積作用發(fā)生的環(huán)境.因此,它們總是伴隨一定的沉積環(huán)境或至少是次一級(jí)環(huán)境而出現(xiàn).這里討論的火部分構(gòu)造都在文獻(xiàn)中有詳盡的描述.為r避免術(shù)語上的混亂,某些流動(dòng)構(gòu)造將同其成困和伴隨環(huán)境一起討論.本區(qū)內(nèi)有五個(gè)巖心進(jìn)行-r取心時(shí)

11、其原始位置的定向工作.并且為r分析古流態(tài),對(duì)這些巖心中的流動(dòng)構(gòu)造都進(jìn)行r測(cè)量.,交錯(cuò)層理gjlwood所有砂巖段中,交錯(cuò)層理是很常見的.微層(交錯(cuò)層)沉積在各方向上以一傾斜角與層系面相交根據(jù)其下部界面,可以觀察到兩種類型.平面(圖1,3)和槽狀【圈2,一措橫剖面a-a取出的樣品;一沿橫宵面bb.取出的樣品;一沿橫剖面cc取出的樣品一沿橫nndd取出的樣品圖3沿橫剖面一-,ii,cc和一口t橫剖面線見圖)取心的所有樣品圖i區(qū)的樣品是從研究基東部的巖心中取出的,它顯示出正態(tài)分布,分選中等到好ii區(qū)的樣品是從沿utikuffla湖東部巖心中取出的,它顯示出負(fù)態(tài)和正態(tài)分布.分選中等.iii區(qū)的樣品是從

12、研究區(qū)西部巖心中取出的,它主要顯示為正態(tài)分布,分選差4,5).面狀存在于連續(xù)沉積單元.平均厚度4時(shí).光滑邊界,某些有侵蝕f圖2)一這種類的徽層與下界面可相切,也可不相切:不相切微層的傾斜一般較相切微層更大.平均約為25.面狀棚q某些微層粒級(jí)町以粗砂,中砂到細(xì)砂級(jí)變化.據(jù)botvinkina和yablokov(j964,p40j.韻律細(xì)層是河和三角洲相沉積的特征.在砂體周圍這主要出現(xiàn)在其厚度減小的方向上.有時(shí)也出現(xiàn)在高角度交錯(cuò)層中.kleii1fl965)詳細(xì)地討論過它們的成因.在亮晶方解石胺結(jié)物含量相對(duì)高的西部硼區(qū),各微層交替地,有選擇地出瑚方解石膠結(jié)這種葛:f塑l:iiii:圖例國(guó)c1,固2

13、固l3)圃4a面(,1e四(66凸盯團(tuán)【b】日司(1)(5)9)毋粒:圖4gj紋層:12)卷曲紋理;(3)槽形交錯(cuò)層理;(4)平面交錯(cuò)層理;平面交錯(cuò)層理,分線碎屑;(6j動(dòng)物穴:(7)植物穴;波痕飄移交錯(cuò)層理;u0)長(zhǎng)岸流;ud長(zhǎng)岸流濞釋的);水流;水流(解釋的)04j聿啵很粗.粗粒;q自中細(xì)粒wood砂巖中平均粒度,沉積結(jié)構(gòu)和古水流方向的分布類型的前積層疏松地堆積一起,亮晶方解石在早期引入.槽狀型規(guī)模較小.微層與下界相切(圖2).姍的侵蝕面成彎曲狀r圖2).大量出現(xiàn)在分流嘴壩和分流道中.l8,-,圃cl,國(guó)t斗i一河道-勰:2分流河口沙3一遠(yuǎn)端沙壩:4一地表天然沖積堤;5一水底天然沖積堤,6

14、一三角洲前沉積圖5表示某些三箭ll亞環(huán)境的示意圖中等厚度的面狀型沉積單元表明,沉積期間流體存在時(shí)間短.這一點(diǎn)和交錯(cuò)層微層傾斜多方向都顯示出沉積物是跳動(dòng)(脈沖)形式帶八沉積位置的,最可能的攜帶者是河流.二,波紋狀漂積交錯(cuò)繃哩這種紋理(圖3)在很缸的砂和粉砂中常見.它們顯示出波紋層互相重迭.每個(gè)波紋漂迭9在下方相鄰波紋的緩坡上:這種構(gòu)造指示砂從1倘蔑流動(dòng)的微紊流中沉積出來isonders,1965,p2o1=這可在砂體的東和東北部外側(cè)一些井的取心中見到.有時(shí),波紋斷開.形成在頁巖中的細(xì)砂透鏡體.coleman(1966)把這種構(gòu)造看作透鏡狀屢,并認(rèn)為多出現(xiàn)在三角洲前沿三,粒級(jí)屠粒級(jí)層顯示從下到上粒

15、級(jí)由很粗或粗變到中等的減小過程.有時(shí)粒級(jí)層的上部稍呈紋層狀.粒級(jí)層顆粒巖從微紊流中沉出并停留榮部.隨流速的降低,更細(xì)的沉積物便沉積在先沉積的粗顆粒上面.這種構(gòu)造形成于紊流進(jìn)入一個(gè)相對(duì)平靜的水體的時(shí)候.四,碎片幾乎每個(gè)巖心的砂巖中都叮見到從4mm到32mm大小的頁巖碎屑有的碎屑與walt,mountain,shale相似.是深綠色頁巖,另外的則是淺褐色.這些碎片為透鏡狀,并且總是平行層理面或泥質(zhì)沉積物上破裂下來再帶到新的位置的.從其形態(tài)上可以看出,從水動(dòng)力的角度看.它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與比它們小得多的,在周圍共同沉積的砂粒相同.它們的出現(xiàn)表明.搬運(yùn)它們的流體在早期能量高并呈湍礬深綠色頁巖碎片可能源于也

16、是形成watt.mauntain.shale的湖盆淺褐色碎片則nr能從泥灘或洪稠跨特入.colelnan和caglianon965,p,147)考察過這種構(gòu)造,他們將其歸入粘土類,主要出現(xiàn)在mississippi三角洲的分流嘴壩和分流河道中.五,滔積紋層褶積紋層是具有不同成分和結(jié)構(gòu)的變形交替紋層.主要組分是中細(xì)砂和粉礁褶積通常是連續(xù)的,形成很小的背斜和向斜f圖2).背斜的頂部常偏向一定方向.紋層變形可能發(fā)生在沉積過程中或其隨后,而在上覆物質(zhì)沉積之前(sanders,1965.p2o1).含褶積紋層的沉積單元通常厚度為幾英寸,粒級(jí)向上進(jìn)入頁巖和很細(xì)的砂巖單元.有些褶積層位變形更嚴(yán)重.表明這些層位

17、在沉積之后發(fā)生相對(duì)于下伏層獨(dú)立的變形背斜頂部的傾斜可能由重力控制.因此認(rèn)為,這里討論的褶積紋層是小型的滑移構(gòu)造,它的出現(xiàn)表明沉積時(shí)曾有過滑動(dòng).這種構(gòu)造可在密西西比三角洲的水下部分中見到.六,紋層紋層的平均厚度小于1cm.這里紋層指平行或稍有波動(dòng)的結(jié)構(gòu)或顏色交替紋理(很瓣j砂,粉砂或粘d二)三角洲相中的顏色和結(jié)構(gòu)紋層都具有重要意義.象密西西比這樣的活動(dòng)三角洲,大部分紋層是在水下形成的.其戍因既可能是由于流速變化l起的顆粒分異,也町以是水體的比學(xué)變化引起的化學(xué)分異(coleman和gagliano,l965,p134).七.其它類型的沉移構(gòu)造流動(dòng)和非流動(dòng)的其它類的啪構(gòu)造在glwood砂巖中還發(fā)現(xiàn)它

18、們包括(圖5,蟲孔和植物殘余(圖4).它們同以上討論的構(gòu)造一-起分布在gjlwood砂巖中,歸納如表i.gilwood砂巖某些亞相中的沉積構(gòu)造陸細(xì)前三角洲前沿滑坡前一牯=沿或水席分嘴分河棚土洲壩流壩流道f部位褶!紋j紋j蟲孔槽狀交錯(cuò)層理面狀交錯(cuò).0fj面狀交錯(cuò)層(帶粒度徽層)植物殘宗頁巖碎片頁巖塊被狀凜迭(徽交錯(cuò)紋理)透鏡狀理沉積解釋一,物源砂巖的成份和結(jié)構(gòu)表明其物源為一個(gè)與皮斯河隆起和canadi地盾復(fù)臺(tái)基底非常相似的火成巖區(qū).而顆粒的園度,砂粒的成熟度,高含量的縫合和松膠結(jié)石英粒以及低含量螢曠物等都顯示出浚砂巖至少是-二次沉積.石英顆?？p合被認(rèn)為是壓溶的結(jié)果.因此,這些顆粒在其被重造的前沉

19、積中是互相接觸的因?yàn)樵谧詈蟮某练e位置早期的膠結(jié)物會(huì)阻止砂粒接觸這些結(jié)論表明,皮斯河隆起曾有沉積覆蓋.現(xiàn)在所r見的沉積巖則僅是其被改造的結(jié)糶.河流訂能切開沉積覆蓋并揭起基底部份,因此露出了新鮮的棱角狀斜長(zhǎng)石,但這種情況微少.至,i少在研究區(qū)物蠲l內(nèi)是如此.二古水流測(cè)定交錯(cuò)層的古水流分析表明,沉積期主要有兩個(gè)水流方向:一個(gè)是東北,一個(gè)是南南西.但這一分析僅作了5個(gè)定位巖心,其中4個(gè)取自油田北部.故不能定量地說明整個(gè)地區(qū)的情況.油田南半部的水流方向還存在很大疑問(圖4).北東向的水流則與粒徑減小,砂巖厚度減小,粉砂質(zhì)減少和分選性提高相一致.該方向上的水流可以源于河流.河道沉積的發(fā)散中心就是現(xiàn)在的ut

20、ikum湖.南西方向的水流被認(rèn)為是長(zhǎng)岸流.它們改造了沉積物并將其帶向南方以至皮斯河地塊周圍.三沉積環(huán)境研究區(qū)內(nèi)某些地方一定的沉積構(gòu)造出現(xiàn)的高頻率可能是沉積環(huán)境的特征(圖4).與niger和missippi等現(xiàn)代三角洲比較,至少呵以看出,某些地區(qū)常出現(xiàn)三角洲水下相的特有構(gòu)造,見表1.綜臺(tái)結(jié)構(gòu)和沉積構(gòu)造的解釋,可將gilwood砂巖分為三類,即:河相,過渡相和近海岸相(河流相:礫和很粗的砂,分選差.粉砂含量較高:近岸海相:中粒砂,中等分選,粉砂含量低).河流相的代表是洪積原和河道亞相過渡相包括海灘和上部三角洲亞相.近岸海相包括三角洲前沿,有分流嘴壩和席狀壩;前三角洲,主要沉積細(xì)粉砂和粘士三角洲沉積內(nèi)的亞相位置見圖5.應(yīng)該強(qiáng)調(diào),這里環(huán)境的解釋僅以沉積物構(gòu)造為基礎(chǔ),可能導(dǎo)致偏差.某些沉積構(gòu)造形成的物理?xiàng)l件可能在多種環(huán)境中出現(xiàn).例如:裙積紋理,槽狀交錯(cuò)層,波紋源迭交錯(cuò)紋理,蟲孔和粒徑層在三角洲和半深海環(huán)境中都有發(fā)現(xiàn)(shawa.1966).結(jié)果通過手標(biāo)本和薄片的結(jié)構(gòu)分析,并輔以古水流分析沉積構(gòu)造和gilwood砂巖幾何分析等手段,得出:該砂巖主體沉積為三角洲相環(huán)境.三角洲沿海岸發(fā)育.互切的河道不斷改變位置.該三角洲